DE202013000039U1

DE202013000039U1 - Galvanically deposited molding tool with integrated electric surface heating

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Publication number: DE202013000039U1
Application number: DE201320000039
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2013-03-18
Anticipated expiration: 2023-01-08

Abstract

Das galvanisch abgeschiedene Formwerkzeug mit integrierter elektrischer Heizung (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Flächenheizung (3) in der Wandstärke des Formwerkzeuges integriert ist. Die Carbon Heizung ist in die Wandstärke des Formwerkzeuges eingalvanisiert oder auf andere Weise luftdicht eingekapselt.The galvanically deposited molding tool with integrated electrical heating (1) is characterized in that an electric surface heating (3) is integrated in the wall thickness of the molding tool. The carbon heater is galvanized into the wall thickness of the mold or otherwise encapsulated airtight.

Description

In der Automobilindustrie werden mit galvanisch abgeschiedenen Formwerkzeugen Oberflächenteile mit ansprechender Geometrie, wie zum Beispiel Instrumententafeln, Mittelkonsolen Türverkleidungen usw. thermoplastisch hergestellt. Für das thermoplastische Sinter-Verfahren sind aufwändige Anlagen erforderlich, mit denen galvanisch abgeschiedene Formwerkzeuge in mehreren Stufen aufgeheizt, der Kunststoffrohstoff im Formwerkzeug gesintert, das Formwerkzeug inkl. Formteil abgekühlt und schließlich das fertige Oberflächenteil entnommen werden kann. Die Aufheizung der Galvanoformen erfolgt gem. Stand der Technik, z. B. mit Heißluft, mit vorgewärmtem Sand, mit heißem Öl, mit Gas, mit Infrarotbestrahlung oder mit einer Kombination mehrerer Verfahren. Die gleichmäßige Erwärmung der galvanisch abgeschiedenen Formwerkzeuge für den thermoplastischen Sinterprozess wird über eine entsprechend lange Taktzeit erreicht.In the automotive industry, surface parts with appealing geometry, such as instrument panels, center console door panels, etc., are produced thermoplastically using electroplated molds. For the thermoplastic sintering process complex systems are required with which galvanically deposited molds heated in several stages, the plastic raw material sintered in the mold, cooled the mold including mold part and finally the finished surface part can be removed. The heating of the electroforming is done acc. State of the art, for. B. with hot air, with preheated sand, with hot oil, with gas, with infrared radiation or with a combination of several methods. The uniform heating of the electrodeposited molds for the thermoplastic sintering process is achieved over a correspondingly long cycle time.

Die Erfindung, galvanisch abgeschiedenes Formwerkzeug mit integrierter elektrischer Heizung ermöglicht ein direktes, gleichmäßiges Aufheizen der galvanisch abgeschiedenen Formen mit hohem Wirkungsgrad und einfacher Anlagentechnologie.The invention, a galvanically deposited molding tool with integrated electrical heating, enables direct, uniform heating of the electrodeposited molds with high efficiency and simple system technology.

Durch die gleichmäßige Erwärmung, werden Materialspannungen innerhalb des Werkzeuges während der Aufheizphase vermieden. Aufgrund der geringeren dynamischen und statischen Belastungen kann die Wandstärke der Form dünner ausgelegt und die Standzeit der Werkzeuge erhöht werden. Dies hat zur Folge, dass zum Aufheizen und Abkühlen des Werkzeuges weniger Energie benötigt wird.Due to the uniform heating, material stresses within the tool during the heating phase are avoided. Due to the lower dynamic and static loads, the wall thickness of the mold can be made thinner and the service life of the tools can be increased. As a result, less energy is needed to heat and cool the tool.

Der Anwendungsbereich ist jedoch nicht nur auf galvanisch abgeschiedene Formwerkzeuge für Oberflächenteile in der Automobilindustrie beschränkt, sondern betrifft auch Werkzeuge für Formteile im Allgemeinen.However, the scope is not limited only to electroplated molds for surface parts in the automotive industry, but also relates to tools for moldings in general.

Der Aufbau des galvanisch abgeschiedenen Formwerkzeugs, mit integrierter elektrischer Flächenheizung, Gesamtwandstärke von ca. 1 mm bis ca. 6 mm auf, vorzugsweise 2 mm, ist in Zeichnung 1 schematisch dargestellt.The structure of the electrodeposited mold, with integrated electric surface heating, total wall thickness of about 1 mm to about 6 mm, preferably 2 mm, is in drawing 1 shown schematically.

Das Formwerkzeug besteht aus einer dünnen Schicht galvanisch abgeschiedenem Metall (1), mit einer Wandstärke von ca. 0,8 mm bis ca. 4 mm, vorzugsweise 2 mm.The mold consists of a thin layer of electrodeposited metal ( 1 ), with a wall thickness of about 0.8 mm to about 4 mm, preferably 2 mm.

Die galvanisch abgeschiedene Metallschicht ist mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung (2) von ca. 0,005 mm bis ca. 0,5 mm, vorzugsweise 0,05 mm, mit hoher elektrischer Durchschlagskraft, mit hoher Hitzebeständigkeit und hohem Wärmeleitvermögen, wie z. B. Bohrnitrit beschichtet.The electrodeposited metal layer is provided with an electrically insulating coating ( 2 ) of about 0.005 mm to about 0.5 mm, preferably 0.05 mm, with high electrical penetration, high heat resistance and high thermal conductivity, such. B. Bohrnitrit coated.

Auf der elektrischen Isolierbeschichtung ist in den Bereichen, welche beheizt werden, eine elektrische Flächenheizung (3) mit einer Wandstärke von ca. 0,04 mm bis ca. 0,5 mm, vorzugsweise 0,1 mm aufgebracht. Die Oberfläche des Formwerkzeuges kann hierbei in mehrere Heizzonen unterteilt sein.On the electrical insulating coating is in the areas which are heated, an electric surface heating ( 3 ) with a wall thickness of about 0.04 mm to about 0.5 mm, preferably 0.1 mm applied. The surface of the molding tool can be divided into several heating zones.

Die Temperaturparametrisierung der Formoberfläche kann sehr genau austariert werden und erfolgt einmalig bei der Herstellung des Formwerkzeuges über die Anpassung der Schichtdicke der Carbonbeschichtung.The temperature parameterization of the mold surface can be balanced very accurately and takes place once during the production of the mold by adjusting the layer thickness of the carbon coating.

Die Temperatursteuerung bzw. Temperaturregelung erfolgt über Anpassung der Spannung bzw. Stromstärke und kann somit stufenlos von Raumtemperatur bis zur Maximaltemperatur geregelt werden.The temperature control or temperature control is carried out by adjusting the voltage or current and can thus be controlled continuously from room temperature to the maximum temperature.

Die maximale mögliche Heiztemperatur für das Werkzeug mit integrierter Heizung beträgt ca. 500°C. Bei der Herstellung von thermoplastischen Formteilen liegt die Werkzeugtemperatur jedoch in der Regel unter 250°C.The maximum possible heating temperature for the tool with integrated heating is approx. 500 ° C. In the production of thermoplastic moldings, however, the mold temperature is usually below 250 ° C.

Die Flächenheizung (3), ist vorzugsweise eine Heizbeschichtung aus Carbon-Nanotubes.The surface heating ( 3 ), is preferably a carbon nanotube heating coating.

Es kann auch eine Carbonfolie oder ein Carbongewebe eingesetzt werden, wenn die Temperaturbeständigkeit bei den Materialien gegeben ist.It can also be a carbon foil or a carbon fabric are used, if the temperature resistance is given to the materials.

Alternativ kann auch eine elektrische Widerstandsheizung aus Metall verwendet werden.Alternatively, an electrical resistance heater made of metal can be used.

Über der Flächenheizung (3) ist eine elektrisch isolierende Beschichtung (4) mit hoher elektrischer Durchschlagskraft, mit hoher Hitzebeständigkeit, wie z. B. Bohrnitrit aufgebracht.Above the surface heating ( 3 ) is an electrically insulating coating ( 4 ) with high electrical power, with high heat resistance, such. B. Drill nitrite applied.

Die komplette elektrische Flächenheizung inkl. aller Versorgungs- und Steuerleitungen wird wie oben aufgeführt elektrisch isoliert (2, 4).The complete electric surface heating including all supply and control lines is electrically isolated as listed above ( 2 . 4 ).

Auf der elektrisch isolierenden Beschichtung ist eine galvanische Metallschicht (5) ca. 0,1 mm bis ca. 1 mm auf galvanisiert, d. h. die komplette Flächenheizung inkl. der elektrischen Versorgungs- und Steuerleitungen wird luftdicht gekapselt und so gegen äußere Einflüsse, wie z. B. mechanische Beschädigungen, aggressive Reinigungsmittel und ”Aufkohlung” der Carbon Heizbeschichtung geschützt.On the electrically insulating coating is a galvanic metal layer ( 5 0.1 mm to approx. 1 mm on galvanized, ie the complete surface heating incl. the electrical supply and control lines is hermetically sealed and so against external influences such. As mechanical damage, aggressive cleaning agents and "carburizing" the carbon heating coating protected.

Die galvanische Metallschicht (5) kann auch durch eine hitzebeständige Vergussmasse ersetzt werden.The galvanic metal layer ( 5 ) can also be replaced by a heat-resistant potting compound.

Claims

The electrodeposited molding tool with integrated electrical heating ( 1 ) characterized in that an electric surface heating ( 3 ) is integrated in the wall thickness of the mold. The carbon heater is galvanized into the wall thickness of the mold or otherwise encapsulated airtight.

The mold with integrated heating according to the preceding claim, characterized in that on the electrodeposited metal ( 1 ), an electrically insulating coating ( 2 ) with high electrical power, such as high heat resistance and high thermal conductivity, such. B. Bohrnitrit, is applied.

The integrated heating tool according to the preceding claims is characterized in that a carbon nanotube heating coating ( 3 ), with a layer thickness of about 0.05 mm to about 0.5 mm, preferably about 0.15 mm is applied to the electrically insulating coating. The electrical heating resistor is fine-tuned by adjusting the layer thickness.

The mold with integrated heating according to the preceding claims, characterized in that instead of a carbon nanotube heating coating ( 3 ), as listed under point 3, a carbon fiber mat ( 3 ' ) or carbon foil ( 3 '' ) can be used.

The integrated heating tool according to the preceding claims, characterized in that instead of a carbon nanotube heating coating ( 3 ), a carbon fiber mat ( 3 ' ), Carbon foil ( 3 '' ) or a metal resistance heater ( 3 ''') can be used.

The mold with integrated heating according to the preceding claims, characterized in that on the heating layer ( 3 ) and the electrical leads an electrically insulating coating ( 4 ) is applied with high electrical penetration, which may also be heat-insulating.

The mold with integrated heating ( 3 ), according to any one of the preceding claims, characterized in that on the insulating layer, which is mounted on the Heizbeschichtung, preferably a galvanic layer ( 5 ) is located. Through this galvanic layer, the heating including the power supply lines is completely encapsulated and so against external influences, such. For example, atmospheric oxygen, aggressive cleaning agents and mechanical contacts protected.

The mold with integrated heating, according to one of the preceding claims, characterized in that the listed under point 7 galvanic encapsulation ( 5 ) can also be replaced by a high temperature resistant potting compound.